本發(fā)明構(gòu)思涉及有機(jī)電解液和包括該有機(jī)電解液的鋰電池。
背景技術(shù)：
：鋰電池用作便攜式電子裝置如攝錄機(jī)、移動(dòng)電話和筆記本電腦的驅(qū)動(dòng)電源?？稍俪潆婁嚩坞姵鼐哂械拿繂挝恢亓康哪芰棵芏仁浅Ｒ?guī)鉛-酸電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池和鎳-鋅電池的三倍或更高，并且能夠高速充電。鋰電池在高驅(qū)動(dòng)電壓下運(yùn)作，并且因而不能使用對鋰高度反應(yīng)性的水性電解液。大體上，將有機(jī)電解液用于鋰電池中。通過將鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑中制備有機(jī)電解液。具有高離子電導(dǎo)率、高介電常數(shù)和低粘度、同時(shí)也在高電壓下穩(wěn)定的有機(jī)溶劑是優(yōu)選的。當(dāng)碳酸鹽類極性非水性溶劑用于鋰電池時(shí)，在初始充電過程中可發(fā)生可逆反應(yīng)，其中由于陰極/陽極和電解液之間的副反應(yīng)，過量電荷被消耗。由于可逆反應(yīng)，鈍化層如固體電解質(zhì)界面(下文稱“SEI”)可形成于陽極表面上。在充電和放電過程中，鋰鹽與有機(jī)溶劑在電解液中反應(yīng)，并且消耗有機(jī)溶劑，產(chǎn)生氣體，以及形成具有高阻抗的固體電解質(zhì)界面，并且從而降低鋰電池的壽命特性。因此，需要能夠抑制氣體產(chǎn)生和形成具有低阻抗的固體電解質(zhì)界面的有機(jī)固體電解液，以防止鋰電池的壽命特性劣化。發(fā)明詳述技術(shù)問題本發(fā)明構(gòu)思提供新型有機(jī)電解液。本發(fā)明構(gòu)思提供包括該有機(jī)電解液的鋰電池。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供了有機(jī)電解液，其包括:有機(jī)溶劑；鋰鹽；由以下式1表示的硼酸鹽化合物；和由以下式2表示的離子金屬絡(luò)合物:其中，在以上式1和2中，R1、R2和R3可各自獨(dú)立地是氫；用鹵素取代或未取代的C1-C5烷基基團(tuán)；或用鹵素取代或未取代的C1-C5氰烷基基團(tuán)，其中R1、R2和R3中的至少一個(gè)可包括氰烷基基團(tuán)，Me可以是選自由過渡金屬和元素周期表13至15族元素組成的組的元素，M可以是金屬離子，a可以是1至3的整數(shù)，b可以是1至3的整數(shù)，s＝b/a，p可以是0至8的整數(shù)，q可以是0或1，r可以是1至4的整數(shù)，X1和X2可各自獨(dú)立地是O、S或NR6，R4和R6可各自獨(dú)立地是鹵素、用鹵素取代或未取代的C1-C5烷基基團(tuán)、或用鹵素取代或未取代的C1-C5芳基基團(tuán)，以及R5可以是用鹵素取代或未取代的C1-C5亞烷基基團(tuán)或用鹵素取代或未取代的C4-C10亞芳基基團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了鋰電池，其包括:陰極；陽極；和有機(jī)電解液。有利效果根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的方面，當(dāng)使用具有新型組合物的有機(jī)電解液時(shí)，可改善鋰電池的壽命特性。附圖描述圖1a是顯示在室溫(25℃)下實(shí)施例1和2以及比較例1至6中制備的鋰電池的壽命特性的圖；圖1b是顯示在室溫(25℃)下實(shí)施例7和8以及比較例1和7中制備的鋰電池的壽命特性的圖；圖1c是顯示在高溫(45℃)下實(shí)施例7和8以及比較例1和7中制備的鋰電池的壽命特性的圖；和圖2是根據(jù)示例實(shí)施方式的鋰電池的示意圖。<對附圖主要部分的符號說明>1：鋰電池2：陽極3：陰極4：隔板5：電池殼體6：蓋組件最佳模式下文中，將參照示例實(shí)施方式詳細(xì)描述有機(jī)電解液和包括該有機(jī)電解液的鋰電池。根據(jù)示例實(shí)施方式，有機(jī)電解液可包括有機(jī)溶劑；鋰鹽；由以下式1表示的硼酸鹽化合物；和由以下式2表示的離子金屬絡(luò)合物:在以上式1和2中，R1、R2和R3可各自獨(dú)立地是氫；用鹵素取代或未取代的C1-C5烷基基團(tuán)；或用鹵素取代或未取代的C1-C5氰烷基基團(tuán)，其中R1、R2和R3中的至少一個(gè)可包括氰烷基基團(tuán)，Me可以是選自由過渡金屬和元素周期表中13-15族元素組成的組中的元素，M可以是金屬離子，a可以是1至3的整數(shù)，b可以是1至3的整數(shù)，s＝b/a，p可以是0至8的整數(shù)，q可以是0或1，r可以是1至4的整數(shù)，X1和X2可各自獨(dú)立地是O、S或NR6，R4和R6可各自獨(dú)立地是鹵素、用鹵素取代或未取代的C1-C5烷基基團(tuán)、或用鹵素取代或未取代的C1-C5芳基基團(tuán)，R5可以是用鹵素取代或未取代的C1-C5亞烷基基團(tuán)或用鹵素取代或未取代的C4-C10亞芳基基團(tuán)。例如，M可以是堿金屬離子或堿土金屬離子。有機(jī)電解液可抑制氣體產(chǎn)生且固體電解質(zhì)界面具有高阻抗，并且因此，其可防止電池性能如鋰電池的壽命特性的劣化。有機(jī)電解液改善鋰電池性能的原理將被詳細(xì)解釋，但是該解釋僅被提供以幫助理解本發(fā)明構(gòu)思，并且不限制對本發(fā)明構(gòu)思的范圍。例如，硼酸鹽化合物可提供促進(jìn)鋰鹽溶解的陰離子，并且因而可改善有機(jī)電解液的離子電導(dǎo)率。而且，在上述式2中的離子金屬絡(luò)合物中，由X1和X2表示的雜原子可形成環(huán)并且連接至表示為Me的中心原子，并且因而可形成化學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，除了改善離子電導(dǎo)率，包括離子金屬絡(luò)合物的有機(jī)電解液可具有改善的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐水解性。就此方面，當(dāng)有機(jī)電解液同時(shí)包括硼酸鹽化合物和離子化合物時(shí)，可同時(shí)提供高離子電導(dǎo)率、改善的耐熱性和耐水解性。因此，包括有機(jī)電解液的鋰電池可具有改善的穩(wěn)定性和壽命特性。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物可由以下式3表示：<式3>B(OR10)3在以上式3中，R10可以是用鹵素取代或未取代的C1-C5氰烷基基團(tuán)。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物可以是三氰甲基硼酸鹽、三氰乙基硼酸鹽(三(2-氰乙基)硼酸鹽)、三氰丙基硼酸鹽或三氰丁基硼酸鹽，但是實(shí)施方式不限于此，并且可使用是路易斯酸和能夠提供陰離子的任何硼酸鹽化合物。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物可由下式4表示:<式4>在上述式4中，Ma可以是Al、B或P，M可以是金屬離子，p可以是0至8的整數(shù)，q可以是0或1，r可以是1至4的整數(shù)，X3和X4可各自獨(dú)立地是O或S，R7可以是鹵素，并且R8可以是用鹵素取代或未取代的C1-C5亞烷基基團(tuán)或用鹵素取代或未取代的C4-C10亞芳基基團(tuán)。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物可由以下式5或6表示：在以上式5和6中，Ma可以是Al、B或P，p可以是0至8的整數(shù)，r可以是1至4的整數(shù)，R7可以是鹵素，R9可以是用鹵素取代或未取代的C1-C5亞烷基基團(tuán)。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物可由以下式7至12中的一個(gè)表示。在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約10wt％，但是該量不限于此，并且可根據(jù)需要調(diào)整至合適。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約7wt％。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約5wt％。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約3wt％。當(dāng)硼酸鹽化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可獲得進(jìn)一步改善的電池特性。在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約10wt％，但是該量不限于此，并且可根據(jù)需要調(diào)整至合適。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約7wt％。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約5wt％。例如，在有機(jī)電解液中，離子金屬絡(luò)合物的量可以是基于有機(jī)電解液總重量的約0.1wt％至約3wt％。當(dāng)離子金屬絡(luò)合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可獲得進(jìn)一步改善的電池特性。有機(jī)電解液可進(jìn)一步包括由以下式13表示的氟類化合物：<式13>在上述式13中，X1和X2可各自獨(dú)立地是氫；鹵素；用鹵素取代或未取代的C1-C2烷基基團(tuán)，其中X1和X2中的至少一個(gè)可包括氟原子。當(dāng)有機(jī)電解液包括另外的氟類化合物時(shí)，有機(jī)電解液的粘度可降低。當(dāng)有機(jī)電解液的粘度降低時(shí)，可改善有機(jī)電解液的浸漬特性和離子電導(dǎo)率。在有機(jī)電解液中，氟類化合物可由式14和15之一表示：在有機(jī)電解液中，氟類化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總量的約0.1wt％至約10wt％，但是該量并不限于此，并且可根據(jù)需要調(diào)整至適當(dāng)量。例如，在有機(jī)電解液中，氟類化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總量的約0.1wt％至約7wt％。例如，在有機(jī)電解液中，氟化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總量的約0.1wt％至約5wt％。例如，在有機(jī)電解液中，氟化合物的量可以是基于有機(jī)電解液總量的約0.1wt％至約3wt％。當(dāng)氟化合物的量在上述范圍內(nèi)，鋰電池可具有改善的電池特性。在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物、離子金屬絡(luò)合物和氟類化合物的比率可以是基于100重量份的硼酸鹽化合物的約20重量份至約500重量份的離子金屬絡(luò)合物和約20重量份至約500重量份的氟化合物，但是該比率不限于此，并且可在不抑制本發(fā)明構(gòu)思的效果的范圍內(nèi)調(diào)整。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物、離子金屬絡(luò)合物和氟類化合物的比率可以是基于100重量份的硼酸鹽化合物的約20重量份至約400重量份的離子金屬絡(luò)合物和約20重量份至約400重量份的氟化合物。例如，在有機(jī)電解液中，硼酸鹽化合物、離子金屬絡(luò)合物和氟類化合物的比率可以是基于100重量份的硼酸鹽化合物的約20重量份至約300重量份的離子金屬絡(luò)合物和約20重量份至約300重量份的氟化合物。在有機(jī)電解液中，有機(jī)溶劑可包括低沸點(diǎn)溶劑。低沸點(diǎn)溶劑指在約25℃的溫度下和約1atm的壓力下具有約200℃或更低沸點(diǎn)的溶劑。例如，有機(jī)溶劑可包括選自由碳酸二烷基酯、環(huán)碳酸酯、線型或環(huán)狀酯、線型或環(huán)狀酰胺、脂族腈、線型或環(huán)狀醚及其衍生物組成的組中的一種或多種。具體的，有機(jī)溶劑可包括選自由以下組成的組中的一種或多種：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸丙二酯(PC)、碳酸乙二酯(EC)、碳酸丁二酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙腈、琥珀腈(SN)、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-戊內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯和四氫呋喃，但是實(shí)施方式不限于此，并且可使用在本領(lǐng)域中作為低沸點(diǎn)溶劑可得的任何材料。在有機(jī)電解液中，鋰鹽的濃度可以是約0.01M至約2.0M，但是實(shí)施方式不限于此并且可根據(jù)需使用任何合適的量。當(dāng)鋰鹽的濃度在該范圍內(nèi)，鋰電池可具有改善的電池特性。有機(jī)電解液中使用的鋰鹽不被特別限制，并且可使用本領(lǐng)域中作為鋰鹽可得的任何材料。例如，可使用LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y選自1至20)、LiCl、LiI或其混合物。例如，在有機(jī)電解液中，鋰鹽可以是LiPF6。有機(jī)電解液可以是液體或凝膠。有機(jī)電解液可通過將上述硼酸鹽化合物、離子金屬絡(luò)合物和鋰鹽添加至有機(jī)溶劑來制備。根據(jù)另一示例實(shí)施方式的鋰電池可包括陰極、陽極和上述有機(jī)電解液。鋰電池在結(jié)構(gòu)上不特別受限制，并且鋰電池可以是鋰二次電池如鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰硫電池以及鋰一次電池。例如，在以上鋰電池中，陰極可包括鎳。例如，陰極的正極活性材料可以是包括鎳的鋰過渡金屬氧化物。例如，陰極的正極活性材料可以是在過渡金屬中具有最高量鎳的富鎳-鋰過渡金屬氧化物。例如，在鋰電池中，陽極可包括石墨作為負(fù)極活性材料。同樣，鋰電池可具有約4.8V或更高的高壓。在一種或多種示例實(shí)施方式中，鋰電池可以由下列方式制造。首先，制備陰極。例如，將陰極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合以制備陰極活性材料組合物。在一些示例實(shí)施方式中，陰極活性材料組合物可直接涂覆在金屬集電器上，以制備陰極板。在一些示例實(shí)施方式中，陰極活性材料組合物可被澆鑄在單獨(dú)的載體上以形成陰極活性材料膜，其然后可從載體上分離并被層壓在金屬集電器上，以制備陰極板。陰極不限于上述實(shí)例，并且可以是各種類型之一。陰極活性材料可以是現(xiàn)有技術(shù)中可得的任何陰極活性材料，例如，可以是含鋰的金屬氧化物。在一些示例實(shí)施方式中，陰極活性材料可以是鋰與選自Co、Mn、Ni及其組合的金屬的至少一種復(fù)合氧化物。在一些示例實(shí)施方式中，陰極活性材料可以是由下式之一表示的化合物：LiaA1-bB'bD'2(其中0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bB'bO2-cD'c(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bB'bO4-cD'c(其中0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobB'cD'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobB'cO2-αF'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobB'cO2-αF'2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB'cD'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbB'cO2-αF'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB'cO2-αF'2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiI'O2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；和LiFePO4。在上述式中、A可選自鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)及其組合；B'可選自鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鍶(Sr)、釩(V)、稀土元素及其組合；D'可選自氧(O)、氟(F)、硫(S)、磷(P)及其組合；E可選自鈷(Co)、錳(Mn)及其組合；F'可選自氟(F)、硫(S)、磷(P)及其組合；G可選自鋁(Al)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鑭(La)、鈰(Ce)、鍶(Sr)、釩(V)及其組合；Q選自鈦(Ti)、鉬(Mo)、錳(Mn)及其組合；I'可選自鉻(Cr)、釩(V)、鐵(Fe)、鈧(Sc)、釔(Y)及其組合；并且J可選自釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)及其組合。在一些示例實(shí)施方式中，陰極活性材料可以是LiCoO2、LiMnxO2x(其中x＝1或2)、LiNi1-xMnxO2x(其中0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(其中0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，和1-x-y>0.5)或LiFePO4。以上作為陰極活性材料列出的化合物可具有表面涂層(下文也稱作“涂層”)?？蛇x地，可使用沒有涂層的化合物和具有涂層的化合物的混合物，化合物選自以上列出的化合物。在一些示例實(shí)施方式中，涂層可包括選自由以下組成的組中的至少一種涂覆元素的化合物：涂覆元素的氧化物、氫氧化物、氧基氫氧化合物、氧基碳酸鹽和羥基碳酸鹽。在一些示例實(shí)施方式中，用于涂層的化合物可以是無定形或結(jié)晶的。在一些示例實(shí)施方式中，用于涂層的涂覆元素可以是鎂(Mg)、鋁(Al)、鈷(Co)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、硅(Si)、鈦(Ti)、釩(V)、錫(Sn)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、硼(B)、砷(As)、鋯(Zr)或其混合物。在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)使用涂覆元素的化合物時(shí)，可使用不會(huì)不利地影響陰極活性材料的物理性質(zhì)的任何方法形成涂層。例如，可使用噴涂方法或浸漬方法形成涂層。涂覆方法可被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很好地理解，并且因而將省去其詳細(xì)描述。在一些示例實(shí)施方式中，導(dǎo)電劑可以是炭黑或石墨顆粒，但是示例實(shí)施方式不限于此?？墒褂帽绢I(lǐng)域中作為導(dǎo)電劑可得的任何材料。粘合劑的實(shí)例是偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、其混合物和苯乙烯-丁二烯橡膠聚合物，但是示例實(shí)施方式不限于此?？墒褂帽绢I(lǐng)域中作為粘合劑可得任何材料。溶劑的實(shí)例是N-甲基吡咯烷酮、丙酮和水，但是示例實(shí)施方式不限于此?？墒褂迷诒绢I(lǐng)域中作為溶劑可得的任何材料。陰極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑的量可以在通常用于鋰電池中的范圍內(nèi)。導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑中的至少一個(gè)可根據(jù)鋰電池的用途和結(jié)構(gòu)被省去。接下來，制備陽極。例如，將陽極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合以制備陽極活性材料組合物。在一些示例實(shí)施方式中，陽極活性材料組合物可直接涂覆在金屬集電器上并且干燥以制備陽極板。在一些示例實(shí)施方式中，陽極活性材料組合物可被澆鑄在單獨(dú)的載體上以形成陽極活性材料膜，其然后可從載體上分離并且層壓在金屬集電器上以制備陽極板。在一些示例實(shí)施方式中，陽極活性材料可以是用于現(xiàn)有技術(shù)中可得的鋰電池的任何陽極活性材料。例如，陽極活性材料可包括選自鋰金屬、與鋰可成合金的金屬、過渡金屬氧化物、非過渡金屬氧化物和含碳物質(zhì)的至少一種。與鋰可成合金的金屬的實(shí)例是Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y合金(其中Y是堿金屬、堿土金屬、XIII族元素、XIV族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，并且Y不是Si)和Sn-Y合金(其中Y是堿金屬、堿土金屬、XIII族元素、XIV族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，并且Y不是Sn)。在一些示例實(shí)施方式中，Y可以是鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)、鈧(Sc)、釔(Y)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈩(Rf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、(Db)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、(Sg)、锝(Tc)、錸(Re)、(Bh)、鐵(Fe)、鉛(Pb)、釕(Ru)、鋨(Os)、(Hs)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、錫(Sn)、銦(In)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)或其組合。過渡金屬氧化物的實(shí)例包括鋰鈦氧化物、釩氧化物和鋰釩氧化物。非過渡金屬氧化物的實(shí)例包括SnO2和SiOx(其中0<x<2)。含碳物質(zhì)的實(shí)例是結(jié)晶碳、無定形碳和其混合物。結(jié)晶碳的實(shí)例是石墨，如以無形狀、板、片、球形或纖維形式的天然石墨或人工石墨。無定形碳的實(shí)例是軟質(zhì)炭黑(在低溫?zé)Y(jié)的碳)、硬碳、中間相瀝青碳化物和燒結(jié)焦炭。在一些示例實(shí)施方式中，用于陽極活性材料組合物的導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑可以與用于陰極活性材料組合物的那些相同。陽極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑的量可與用于鋰電池的本領(lǐng)域中通常使用的那些相同。導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑中的至少一個(gè)可根據(jù)鋰電池的用途和結(jié)構(gòu)被省去。接下來，制備待置于陰極和陽極之間的隔板。用于鋰電池的隔板可以是通常用于鋰電池中的任何隔板。在一些示例實(shí)施方式中，隔板可對于電解液中的離子遷移具有低阻抗并且具有卓越的電解液-保持能力。隔板的實(shí)例是玻璃纖維、聚酯、特氟龍、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和其組合，其每一種可以是無紡織物或織物。例如，包括聚乙烯或聚丙烯的可卷隔板可用于鋰離子電池。具有良好有機(jī)電解液保持能力的隔板可用于鋰離子聚合物電池。例如，隔板可以以下述方式制造。在一些示例實(shí)施方式中，可將聚合物樹脂、填料和溶劑混合在一起，以制備隔板組合物。然后，可直接將隔板組合物涂覆在電極上，并且然后干燥以形成隔板。在一些示例實(shí)施方式中，隔板組合物可被鑄造在載體上并且然后被干燥以形成隔板膜，其然后可從載體上分離并被層壓在電極上以形成隔板。用于制造隔板的聚合物樹脂可以是通常用作電極板的粘合劑的任何材料。聚合物樹脂的實(shí)例是偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和其混合物。接下來，制備有機(jī)電解液。參照圖2，鋰電池1包括陰極3、陽極2和隔板4。在一些示例實(shí)施方式中，陰極3、陽極2和隔板4可被纏繞或折疊，并且然后密封在電池殼體5中。在一些示例實(shí)施方式中，電池殼體5可被填充有有機(jī)電解液并且用蓋組件6密封，從而完成鋰電池1的制造。在一些示例實(shí)施方式中，電池殼體5可以是圓柱形類型、矩形類型或薄膜類型。例如，鋰電池1可以是薄膜類型電池。在一些示例實(shí)施方式中，鋰電池1可以是鋰離子電池。在一些示例實(shí)施方式中，隔板可以置于陰極和陽極之間以形成電池組件。在一些示例實(shí)施方式中，電池組件可以是雙電池結(jié)構(gòu)堆疊并且用有機(jī)電解液浸漬。在一些示例實(shí)施方式中，所得組件可放入袋內(nèi)并且氣密密封，從而完成鋰離子聚合物電池的制造。在一種或多種示例實(shí)施方式中，多個(gè)電池組件可被堆疊以形成電池組，其可用于需要高容量和高輸出的任何設(shè)備中。例如，電池組可用于便攜式計(jì)算機(jī)、智能電話或電動(dòng)車輛。鋰電池可具有改善的壽命特性和高率特性，并且因而可用于電動(dòng)車輛(EV)。例如，鋰電池可用于混合驅(qū)動(dòng)汽車如插入式混合驅(qū)動(dòng)汽車(PHEV)中。鋰電池可以應(yīng)用于大功率儲(chǔ)存場。例如，鋰電池可用于電瓶車或電動(dòng)工具。本發(fā)明構(gòu)思的模式下文中，本發(fā)明構(gòu)思將在以下通過實(shí)施例和比較例進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是，這些實(shí)施例僅用于闡釋的目的并且不限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。(有機(jī)電解液的制備)實(shí)施例1：LDFOP(1％)+TCEB(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的二氟雙(草酸根)合磷酸鋰(LDFOP)——其是由以下式8表示的金屬鹽、和1wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯(TCEB)至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。實(shí)施例2：LDFOP(1％)+TCEB(1％)+FEC(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式8表示的金屬鹽、1wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和1wt％的由以下式14表示的氟代碳酸乙二酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。實(shí)施例3：LDFOP(1％)+TCEB(0.5％)+FEC(1％)以與實(shí)施例2中相同的方式制備有機(jī)電解液，除了將1wt％的由式8表示的金屬鹽、0.5wt％的由式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和1wt％的由式14表示的氟代碳酸二乙酯添加至混合溶劑。實(shí)施例4：LDFOP(1％)+TCEB(0.25％)+FEC(1％)以與實(shí)施例2中相同的方式制備有機(jī)電解液，除了將1wt％的由8式表示的金屬鹽、0.25wt％的由式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和1wt％的由式14表示的氟代碳酸二乙酯添加至混合溶劑。實(shí)施例5：LDFOP(1％)+TCEB(0.5％)+FEC(3％)以與實(shí)施例2中相同的方式制備有機(jī)電解液，除了將1wt％的由式8表示的金屬鹽、0.5wt％的由式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和3wt％的由式14表示的氟代碳酸二乙酯添加至混合溶劑。實(shí)施例6：LDFOP(1％)+TCEB(0.5％)+FEC(0.5％)以與實(shí)施例2中相同的方式制備有機(jī)電解液，除了將1wt％的由式8表示的金屬鹽、0.5wt％的由式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和0.5wt％的由式14表示的氟代碳酸二乙酯添加至混合溶劑。實(shí)施例7：LiFOB(1％)+TCEB(0.5％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式10表示的金屬鹽和0.5wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。實(shí)施例8：LiFOB(1％)+TCEB(0.5％)+FEC(3％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式8表示的金屬鹽、0.5wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和3wt％的由以下式14表示的氟代碳酸二乙酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。比較例1：無添加劑通過如下制備有機(jī)電解液：添加1.15M作為鋰鹽的LiPF6至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。比較例2：僅LDFOP(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式8表示的金屬鹽至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。<式8>比較例3：僅TCEB(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。<式16>比較例4：僅FEC(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式14表示的氟代碳酸二乙酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。<式14>比較例5：LDFOP(1％)+FEC(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式8表示的金屬鹽和1wt％的由以下式14表示的氟代碳酸二乙酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。比較例6：TCEB(1％)+FEC(1％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式16表示的三(2-氰乙基)硼酸酯和1wt％的由以下式14表示的氟代碳酸二乙酯至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。比較例7：LDFOP(1％)+VEC(0.5％)通過如下制備有機(jī)電解液：使用1.15M的LiPF6作為鋰鹽，添加相對于有機(jī)電解液總重的1wt％的由以下式8表示的金屬鹽和0.5wt％的碳酸乙烯亞乙酯(VEC)至以2:4:4體積比的碳酸二乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑。<式8>(鋰電池的制備)實(shí)施例9(陽極的制備)將97wt％的石墨顆粒(MC20，由MitsubishiChemicalCorporation制造)、1.5wt％的作為導(dǎo)體的BM408(由DaicelCorporation制造)和1.5wt％的作為粘合劑的BM400-B(由ZeonCorporation制造)混合，添加至蒸餾水，并且然后通過使用機(jī)械攪拌器攪拌60分鐘，以制備負(fù)極活性材料漿料。該漿料通過使用刮片以約60μm的厚度施加至具有約10μm厚度的銅集電器上，通過使用熱風(fēng)干燥器在約100℃的溫度下干燥約0.5小時(shí)，再在約120℃的溫度下在真空中干燥約4小時(shí)，并且然后進(jìn)行輥壓以制備陽極板。陽極具有約1.55g/cc的混合物密度(E/D)和約14.36mg/cm2的負(fù)載水平(L/L)。(陰極的制備)將94wt％的Zr-涂覆的LiNi0.65Co0.20Mn0.15O2(NCM65，由SamsungSDI制造)、3.0wt％的作為導(dǎo)體的Denka黑和3wt％的作為粘合劑的PVDF(Solef6020，由Solvay制造)混合，添加至N-甲基-2-吡咯烷酮溶劑，并且然后通過機(jī)械攪拌器攪拌30分鐘，以制備正極活性材料漿料。將漿料通過使用刮片以約60μm的厚度施加至具有約20μm厚度的鋁集電器上，通過使用熱風(fēng)干燥器在約100℃的溫度下干燥約0.5小時(shí)，再在約120℃的溫度下在真空中干燥約4小時(shí)，并且然后進(jìn)行輥壓，以制備陰極板。陰極具有約3.15g/cc的混合物密度(E/D)和約27.05mg/cm2的負(fù)載水平(L/L)。(電池組件)將具有約16μm厚度的陶瓷涂覆的聚乙烯隔板(由SKInnovationCo.，Ltd.制造)用作隔板，并且將以上實(shí)施例1中制備的有機(jī)電解液用于制造袋型鋰電池。實(shí)施例10至16以與實(shí)施例9中相同的方式制造鋰電池，除了使用實(shí)施例2至8中制備的每種有機(jī)電解液代替實(shí)施例1中制備的電解液。比較例8至14以與實(shí)施例9中相同的方式制造鋰電池，除了使用比較例1至7中制備的每種有機(jī)電解液代替實(shí)施例1中制備的電解液。評估例1：測量粘度測量實(shí)施例1至8和比較例1至6中制備的有機(jī)電解液的粘度，并且一些結(jié)果顯示在表1中。通過使用粘度計(jì)SV-1A(A&DCompany；Vibroviscometer)測量粘度。[表1]如上表1中所顯示的，與比較例2至6中制備的有機(jī)電解液的粘度相比，實(shí)施例2中制備的有機(jī)電解液的粘度顯著降低。評估例2：評估在室溫(25℃)下的充電和放電特性將實(shí)施例9-16和比較例8至14中制造的鋰電池在室溫(25℃)下以約0.5C倍率的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.20V(vs.Li)，并且然后在約0.05C倍率的電流水平停止，同時(shí)維持約4.20V的恒定電壓。其后，將鋰電池以約0.5C倍率的恒定電流放電，直至電壓達(dá)到2.80V(vs.Li)(形成過程，第一循環(huán))。將經(jīng)歷形成過程的鋰電池在約25℃的溫度和以約0.5C倍率的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.20V(vs.Li)，并且然后以約0.05C倍率的電流停止，同時(shí)維持約4.20V的恒定電壓。其后，重復(fù)其中將鋰電池以約1.5C倍率以恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.80V(vs.Li)的循環(huán)，直至第200個(gè)循環(huán)。一些上述充電和放電評估結(jié)果顯示在以下表2中。通過以下方程1定義在第200個(gè)循環(huán)的容量保持率。<方程1>容量保持率＝[在第200個(gè)循環(huán)的放電容量/在第一個(gè)循環(huán)的放電容量]×100評估例3：評估在高溫(45℃)下的充電和放電特性以與評估例2中相同的方式將鋰電池充電和放電，除了將充電和放電溫度改變至約45℃。充電和放電評估結(jié)果的一些結(jié)果顯示于以下表2中。[表2]如表2和圖1A至1C中顯示的，與不包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的比較例8至13中制備的鋰電池相比較，包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的實(shí)施例9至16中制備的鋰電池顯示了改善的在室溫(25℃)和高溫(45℃)下的壽命特性。評估例4：評估在高溫(45℃)下的直流阻抗(DCIR)通過下述方法測量鋰電池的直流阻抗(DCIR)。在第一循環(huán)將實(shí)施例9至16和比較例8至14中制備的鋰電池在高溫(45℃)下以0.5C倍率的電流充電，直至電壓達(dá)到SOC的50％，以0.02C的倍率停止，在相同條件下維持10分鐘，以0.5C倍率的恒定電流放電30秒，在相同條件下維持30秒，以0.5C倍率的恒定電流放電30秒，在相同條件下維持10分鐘，以1.0C倍率的恒定電流放電30秒，在相同條件下維持30秒，以0.5C倍率的恒定電流水平放電1分鐘，在相同條件下維持10分鐘，以2.0C倍率的恒定電流放電30秒，在相同條件下維持30秒，以0.5C倍率的恒定電流放電2分鐘，在相同條件下維持10分鐘，以3.0C倍率的恒定電流放電30秒，在相同條件下維持30秒，以0.5C倍率的恒定電流放電2分鐘，并且然后在相同條件下維持10分鐘。對于10秒的每個(gè)C-倍率的平均壓降是直流電壓。一些直流阻抗值顯示在以下表3中。[表3]如以上表3中顯示的，與比較例8至13中制備的并且不包括本發(fā)明中的有機(jī)電解液的鋰電池相比較，包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的實(shí)施例9至16中制備的鋰電池顯示在高溫(45℃)下直流阻抗的顯著更低的增加率。因此，可得出結(jié)論，已經(jīng)在實(shí)施例中制備的鋰電池中抑制了固體電解質(zhì)界面的產(chǎn)生。評估例4：評估在60℃高溫下的穩(wěn)定性在第一個(gè)循環(huán)期間，將實(shí)施例9至16和比較例8至13中制造的鋰電池在室溫(25℃)下和以約0.5C倍率的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.20V，在4.20V的恒定電壓下充電，直至電流達(dá)到0.05C，并且然后以0.5C倍率的恒定電流放電，直至電壓達(dá)到2.75V。在第二個(gè)循環(huán)期間，將鋰電池以約0.5C倍率的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.20V，在4.20V的恒定電壓下充電，直至電流達(dá)到0.05C，并且然后以0.2C倍率的恒定電流放電，直至電壓達(dá)到2.80V。在第三個(gè)循環(huán)期間，將鋰電池以約0.5C倍率的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.20V，在4.20V的恒定電壓下充電，直至電流達(dá)到0.05C，并且然后以0.2C倍率的恒定電流放電，直至電壓達(dá)到2.80V。在第三個(gè)循環(huán)中的放電容量被視作標(biāo)準(zhǔn)容量。在第四個(gè)循環(huán)期間，將鋰電池以約0.5C的倍率充電，直至電壓達(dá)到4.20V，在4.20V的恒定電壓下充電，直至電流達(dá)到0.05C，在60℃烤箱中儲(chǔ)存60天，并且然后將電池取出并以0.1C的倍率經(jīng)受第四次放電循環(huán)，直至電壓達(dá)到2.75V。一些充電和放電結(jié)果顯示于以下表4中。在高溫儲(chǔ)存后的容量保持率可通過以下方程2定義。<方程2>在高溫儲(chǔ)存后的容量保持率[％]＝[在第四次循環(huán)中在高溫暴露后的放電容量/標(biāo)準(zhǔn)容量]×100(標(biāo)準(zhǔn)容量是在第三次循環(huán)中的放電容量)[表4]在儲(chǔ)存60天后的容量保持率[％]實(shí)施例986.78實(shí)施例1086.28實(shí)施例1186.74實(shí)施例1287.09實(shí)施例1386.27實(shí)施例1488.08實(shí)施例1588.46實(shí)施例1689.72比較例883.22比較例984.59比較例1083.43比較例1185.20比較例1285.60比較例1385.98如以上表4中顯示的，與比較例8至13中制造的并且不包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的鋰電池相比較，包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的實(shí)施例9至16中制造的鋰電池顯示顯著增加的在高溫下的穩(wěn)定性。評估例5：所產(chǎn)生氣體的量的評估關(guān)于實(shí)施例9至16和比較例8至14中制造的鋰電池，在評估在高溫(45℃)下的壽命特性期間，測量所產(chǎn)生氣體的量，并且一些評估結(jié)果顯示于以下表5中。將已經(jīng)完成壽命特性評估的電池置于夾具中，敲擊(popped)，并且然后將夾具的內(nèi)部氣體壓力的變化轉(zhuǎn)化為體積，以測量所產(chǎn)生氣體的量。[表5]如以上表5中顯示的，與比較例14中制造的并且不包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的鋰電池相比較，包括本發(fā)明構(gòu)思的有機(jī)電解液的實(shí)施例13中制備的鋰電池顯示顯著更低的所產(chǎn)生氣體的量。盡管已經(jīng)參照其示例實(shí)施方式具體顯示和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是將理解可進(jìn)行其中形式和細(xì)節(jié)的各種改變，而不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍。工業(yè)應(yīng)用可通過使用新型組合物的有機(jī)電解液改善鋰電池的壽命特性。當(dāng)前第1頁1 2 3